顶点和片段着色器如何在OpenGL中通信？

Question

我真的不明白片段着色器是如何工作的。

我知道

• 顶点着色器每个顶点运行一次
• 片段着色器对每个片段运行一次

由于片段着色器不是按顶点而是按片段工作，它如何将数据发送到片段着色器？顶点的数量和片段的数量不相等。

它如何决定哪个碎片属于哪个顶点？

Answer 1

答案是他们不会——至少不会直接这么做。还有一个叫做“光栅化器”的东西，它位于管道中的顶点处理器和片段处理器之间。光栅化器负责收集来自顶点着色器的顶点，将它们重新组合为基本体（通常为三角形），将这些三角形分解为（部分）覆盖器像素的“光栅”，并将这些片段发送到片段着色器。

这是一个（大部分）固定功能的硬件，你不直接编程。有一些配置调整可以影响它作为基本体处理的内容，以及它作为片段生成的内容，但在大多数情况下，它只是在顶点着色器和片段着色器之间进行。

Answer 2

要理解这一点，需要考虑整个渲染管道。顶点着色器的输出（除了特殊输出gl_Position）作为顶点的“关联数据”传递到管道中的下一个阶段。

虽然顶点着色器一次只处理一个顶点，根本不关心基本体，但管道的后续阶段确实会考虑基本体类型（以及顶点连接信息）。这就是通常所说的“原始装配”。现在，我们仍然有单个顶点和VS生成的相关数据，但我们也知道哪些顶点被组合在一起，以定义一个基本基本图元，如点（1个顶点）、线（2个顶点）或三角形（3个顶点）。

在光栅化过程中，将为属于原语的输出像素光栅中的每个像素位置生成片段。这样，定义基本体的顶点的关联数据可以在整个基本体上插值。在一行中，这是相当简单的：一个线性插值完成。让我们调用endpointA和B，每个endpoint都有一些相关的输出向量v，这样我们就有了v_A和v_B。通过这条线，我们得到v的插值为v（x）=（1-x）*v_A x*v_B，其中x在0（在点A）到1（在点B）的范围内。对于三角形，在所有3个顶点的数据之间使用重心插值。因此，虽然顶点和片段之间没有1:1的映射，但VS的输出仍然定义了FS对应输入的值，只是不是以直接的方式，而是通过使用的基本体类型的插值间接地定义。

到目前为止，我给出的公式有点简化。实际上，默认情况下，通过修改公式以考虑透视的失真影响，有效地应用了透视校正。这只是意味着插值应该在对象空间中线性应用（在应用投影失真之前）。例如，如果您有一个透视投影和一些与图像平面不平行的基元，在屏幕空间中向右移动1个像素确实意味着在真实对象上移动可变距离，具体取决于实际点到相机平面的距离。

您可以使用GLSL中in/out变量的noperspective限定符来禁用透视校正。然后，如我所述，使用线性/重心插值。

您还可以使用flat限定符，它将完全禁用插值。在这种情况下，只有一个顶点（所谓的“激发顶点”）的值用于整个基本体的所有片段。整数数据永远不能由GL自动插值，并且在发送到片段着色器时必须限定为平面。